JP2008187841A - 電機子コア、電機子、及びモータ、並びに電機子コアの製造方法 - Google Patents
電機子コア、電機子、及びモータ、並びに電機子コアの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】アキシャルギャップ型のモータに用いられ、3次元形状であっても簡易に製造可能で、かつ、耐久性や強度等の点で信頼性の高い電機子コアを提供する。
【解決手段】シャフト10に対して略垂直に組み付けられる略平板状のバックヨーク21と、バックヨーク21の板面上にシャフト10を中心として周方向に並んで配設される複数のティース22と、を有し、このティース22の各々に巻線23を巻回することによりロータ20(電機子)を形成可能な電機子コアPであって、この電機子コアPは、バックヨーク21と同一形状の円盤部Q1の外周から放射状にティース22と同一形状の延出片Q2が延出された形状の電機子コア形成板Qを打ち抜き成形し、延出片Q2をバックヨーク21側に折り返してバックヨーク21の板面に当接させて形成される。
【選択図】図6
【解決手段】シャフト10に対して略垂直に組み付けられる略平板状のバックヨーク21と、バックヨーク21の板面上にシャフト10を中心として周方向に並んで配設される複数のティース22と、を有し、このティース22の各々に巻線23を巻回することによりロータ20(電機子)を形成可能な電機子コアPであって、この電機子コアPは、バックヨーク21と同一形状の円盤部Q1の外周から放射状にティース22と同一形状の延出片Q2が延出された形状の電機子コア形成板Qを打ち抜き成形し、延出片Q2をバックヨーク21側に折り返してバックヨーク21の板面に当接させて形成される。
【選択図】図6
Description
本発明は電機子コア、電機子、及びモータ、並びに電機子コアの製造方法に係り、特に、マグネットと巻線が回転軸方向に対向するように配設されたアキシャルギャップ型のモータに用いられる電機子コア、及びこのような電機子コアを備えた電機子及びモータ、並びに電機子コアの製造方法に関する。
従来から、モータの回転軸方向の外形長さ寸法を短縮して薄型にするために、ロータとステータを平板状に形成し、これらをロータの回転軸方向に相対させるように組み付けたいわゆるアキシャルギャップ型のモータが知られている。このようなモータでは、例えば平板状のステータヨークのロータ側の板面にティース形状の突出部を形成したものをステータコア(電機子コア)として用い、この突出部に巻線を巻回することにより、巻線をロータマグネットと対向させて設置している(例えば、特許文献1、2参照)。
特許文献1のフラットモータでは、板状のベース鉄芯の表面に、同一円周上に位置するように複数の磁極鉄芯を突設したステータコアを用いているが、このステータコアは、軟磁性鋼パウダーメタル成形材料を金型により一体成形して形成されている。
また、特許文献2のアキシャルギャップ型のモータでは、ドーナツ板状に鋼板を打ち抜き加工したヨーク用板材の表面に、鋼板を打ち抜き加工したティース用板材を積層したものを圧入固定してステータコアを形成している。
また、特許文献2のアキシャルギャップ型のモータでは、ドーナツ板状に鋼板を打ち抜き加工したヨーク用板材の表面に、鋼板を打ち抜き加工したティース用板材を積層したものを圧入固定してステータコアを形成している。
このように、アキシャルギャップ型のモータに用いられるステータコアは、巻線を巻回するためのティース部をステータヨークの板面に対して垂直に突出させて形成した3次元形状となっている。そして、このような3次元形状のステータコアは、従来、特許文献1のような一体成形による製造方法や、特許文献2のような2部材を組み付ける製造方法により製造されている。また、ステータコアの片面を切削することによりティース部を形成し、3次元形状のステータコアを製造する方法が用いられることもある。
しかしながら、特許文献1のような金型を用いた製造方法や切削による製造方法は手間がかかるため生産効率が悪く、また、金型装置や切削用の設備を必要とするため製造コストが高いという問題点があった。また、特許文献2のような2部材以上を組み付けて製造する方法では、樹脂モールドなどにより2部材を固定しなければならないため生産効率が悪く、また、一体成形された部品に比べて耐久性や強度などの点で信頼性が低いという問題点があった。
本発明は、上記課題に鑑み、アキシャルギャップ型のモータに用いられる3次元形状の電機子コアであって、簡易に製造可能で、かつ、耐久性や強度等の点で信頼性の高い電機子コアを提供することにある。また、本発明は、このような電機子コアを備えた電機子及びモータ、及び、このような電機子コアの製造方法を提供することにある。
前記課題は、本発明の電機子コアによれば、モータシャフトに対して略垂直に配設される板状のバックヨークと、該バックヨークの板面上から前記モータシャフトの軸方向に突出すると共に前記モータシャフトを中心として周方向に所定間隔で並ぶように形成された複数の突出部と、を有し、該複数の突出部に巻線を巻回可能に構成された電機子コアであって、前記複数の突出部は、前記バックヨークの端部の前記複数の突出部に対応する位置から径方向内側又は径方向外側に向かって放射状に延出された複数の延出片の各々を、前記バックヨーク側に折り返して前記バックヨークの板面上に積層することにより形成されたことにより解決される。
このように本発明の電機子コアは、バックヨークからその径方向に放射状に延出片を延出した形状の板材(電機子コア形成板)から製造される。すなわち、延出片をバックヨーク側に折り返してバックヨークの板面上に積層することにより、バックヨークの板面上に、モータシャフトの軸方向に突出する突出部を形成している。つまり、板材を所定の形状に形成してその一部を折り曲げ加工することにより、3次元形状の電機子コアを容易に製造することができる。
このようにすると、金型装置を用いた一体成形や切削等を行わずに、板材から折り曲げ加工のみで容易に3次元形状の電機子コアを製造することができる。よって、電機子コアの生産効率を向上させることができる。また、このような折り曲げ加工による製造方法は、もともと1体の板材であったものを変形させて3次元形状にしているだけであるため、2部材を固定する方法のように、固定部の強度や耐久性によって電機子コアの強度や耐久性が左右されることがない。よって、電機子コアの耐久性や強度等についての信頼性を向上させることができる。
このようにすると、金型装置を用いた一体成形や切削等を行わずに、板材から折り曲げ加工のみで容易に3次元形状の電機子コアを製造することができる。よって、電機子コアの生産効率を向上させることができる。また、このような折り曲げ加工による製造方法は、もともと1体の板材であったものを変形させて3次元形状にしているだけであるため、2部材を固定する方法のように、固定部の強度や耐久性によって電機子コアの強度や耐久性が左右されることがない。よって、電機子コアの耐久性や強度等についての信頼性を向上させることができる。
また、本発明において、前記バックヨークの端部から前記複数の延出片が放射状に延出された形状に板材から打ち抜き成形された電機子コア形成板を折り曲げ加工することにより形成されていると好適である。このようにすると、折り曲げ加工前の電機子コア形成板を板材からの打ち抜き成形によって形成することができるので、板材から容易に3次元形状の電機子コアを製造することができる。よって、電機子コアの生産効率を向上させることができる。
また、本発明において、前記延出片が複数回折り返されたことにより、前記突出部が、前記延出片を形成する板材を複数層積層した高さに形成されていると好適である。このように、延出片を複数回折り返して重ねることにより、突出部の高さを板材よりも高くすることができるので、所望の高さの突出部を形成することができる。
また、本発明において、前記延出片の折り返し位置には、折り返し線の方向に沿って切り欠いた切り欠きが設けられていると好適である。このような構成により、折り曲げ加工の容易化を図ることができる。また、切り欠きの位置に合わせて折り曲げ加工を行えば折り返し位置がずれにくくなるので、突出部の位置及び形状をより精度良く形成することができ、電機子コアの寸法精度の向上を図ることができる。
また、本発明において、前記延出片には、前記バックヨーク側に折り返された状態でその径方向に溝又は切り込みが形成されてなると好適である。このように構成すると、突出部に径方向の溝又は切り込みが設けられた電機子コアを得ることができる。巻線が巻回される突出部に径方向の溝又は切り込みのような凹凸を設けると、電機子コアを通過する磁束によって電機子コア内を渦電流が流れる際の電気抵抗が大きくなり、渦電流を抑制することが可能となる。よって、渦電流損失を低減することができる。
また、前記課題は、本発明の電機子によれば、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電機子コアと、前記突出部に巻回された巻線と、を有することにより解決される。
また、前記課題は、本発明のモータによれば、請求項6に記載の電機子と、該電機子に配設された巻線に対して所定のギャップを介して対向するように配設された界磁体と、を備えたモータであって、前記界磁体は、異なる極性の複数のマグネットを、前記モータシャフトを中心として周方向に交互に配置して構成され、前記電機子と前記界磁体の一方が他方に対して回転自在に構成されたことにより解決される。
このように本発明の電機子及びモータは、上記各構成の電機子コアを備えることにより、板材から簡易に3次元形状の電機子コアを製造することができ、生産効率が向上される。また、電機子コア部分の強度や耐久性の点でも信頼性が高い。
また、前記課題は、本発明のモータによれば、請求項6に記載の電機子と、該電機子に配設された巻線に対して所定のギャップを介して対向するように配設された界磁体と、を備えたモータであって、前記界磁体は、異なる極性の複数のマグネットを、前記モータシャフトを中心として周方向に交互に配置して構成され、前記電機子と前記界磁体の一方が他方に対して回転自在に構成されたことにより解決される。
このように本発明の電機子及びモータは、上記各構成の電機子コアを備えることにより、板材から簡易に3次元形状の電機子コアを製造することができ、生産効率が向上される。また、電機子コア部分の強度や耐久性の点でも信頼性が高い。
また、前記課題は、本発明の電機子コアの製造方法によれば、モータシャフトに対して略垂直に配設される板状のバックヨークと、前記バックヨークの端部の所定位置から前記モータシャフトを中心として径方向内側又は径方向外側に向かって放射状に延出された複数の延出片と、を有する電機子コア形成板を板材から打ち抜き成形する第1の工程と、前記第1の工程の後に、前記複数の延出片の各々を前記バックヨーク側に折り返して前記バックヨークの板面上に積層することにより、前記バックヨークの板面上に、前記モータシャフトを中心として周方向に所定間隔で並ぶ複数の突出部を前記モータシャフトの軸方向に突出させ、且つ、前記複数の突出部に巻線を巻回可能に構成する第2の工程と、を行うことにより解決される。
このように本発明の電機子コアの製造方法では、金型装置を用いた一体成形や切削等を行わずに、板材からの打ち抜き加工と打ち抜いた板材の折り曲げ加工のみによって容易に3次元形状の電機子コアを製造することができる。よって、生産効率が向上される。また、強度や耐久性の点からも信頼性が高い電機子コアが得られる。
このように本発明の電機子コアの製造方法では、金型装置を用いた一体成形や切削等を行わずに、板材からの打ち抜き加工と打ち抜いた板材の折り曲げ加工のみによって容易に3次元形状の電機子コアを製造することができる。よって、生産効率が向上される。また、強度や耐久性の点からも信頼性が高い電機子コアが得られる。
また、前記第2の工程において、前記延出片を複数回折り返すことにより、前記延出片を形成する板材を複数層積層した高さに前記突出部を形成すると好適である。このように板材を折り返すだけで、所望の高さの突出部を簡易に形成することができる。
本発明の電機子コア、電機子、及びモータ、並びに電機子コアの製造方法によれば、板材の折り曲げ加工によって簡易に製造することができ、かつ、強度や耐久性の点でも信頼性が高い3次元形状の電機子コアを提供することができる。また、このような電機子コアを用いた電機子及びモータを提供することができる。
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
図1〜図7は本発明の一実施形態に係るものであり、図1はモータの斜視図、図2はモータの断面図(図1のI−I断面図)、図3はロータ(電機子)の斜視図、図4はステータの斜視図、図5は電機子コアの斜視図、図6は電機子コア形成板の斜視図、図7は電機子コアの一部拡大断面図(図5のV−V断面図)である。
また、図8〜図11は改変例の電機子コアに係るものであり、図8は改変例の電機子コアの一部拡大断面図、図9は改変例の電機子コアの斜視図、図10及び図11は改変例の電機子コア形成板の斜視図である。
図1〜図7は本発明の一実施形態に係るものであり、図1はモータの斜視図、図2はモータの断面図(図1のI−I断面図)、図3はロータ(電機子)の斜視図、図4はステータの斜視図、図5は電機子コアの斜視図、図6は電機子コア形成板の斜視図、図7は電機子コアの一部拡大断面図(図5のV−V断面図)である。
また、図8〜図11は改変例の電機子コアに係るものであり、図8は改変例の電機子コアの一部拡大断面図、図9は改変例の電機子コアの斜視図、図10及び図11は改変例の電機子コア形成板の斜視図である。
本発明の電機子コア、電機子、及びモータを図1及び図2に示すモータMに適用した一実施形態について説明する。
図1、図2に示すように、本例のモータMは、一端側がモータMの出力軸となるシャフト10(モータシャフト)と、シャフト10によって相対回転可能に組み付けられたロータ20(電機子)及びステータ30(界磁体)と、ロータ20と一体となって回転するように配設された整流子40と、整流子40と摺接するブラシを備えたブラシ装置50等を主要構成要素とする。
本例のモータMはアキシャルギャップ型のモータであり、出力軸であるシャフト10の軸方向の外形厚み寸法が小さくなるように構成され、薄くてフラットな外形となっている。すなわち、本例では、ロータ20とステータ30の外形が概略円盤状となるように形成されており、これらがシャフト10の軸方向に所定のエアギャップを介して対向するように組み付けられている。
図1、図2に示すように、本例のモータMは、一端側がモータMの出力軸となるシャフト10(モータシャフト)と、シャフト10によって相対回転可能に組み付けられたロータ20(電機子)及びステータ30(界磁体)と、ロータ20と一体となって回転するように配設された整流子40と、整流子40と摺接するブラシを備えたブラシ装置50等を主要構成要素とする。
本例のモータMはアキシャルギャップ型のモータであり、出力軸であるシャフト10の軸方向の外形厚み寸法が小さくなるように構成され、薄くてフラットな外形となっている。すなわち、本例では、ロータ20とステータ30の外形が概略円盤状となるように形成されており、これらがシャフト10の軸方向に所定のエアギャップを介して対向するように組み付けられている。
シャフト10は棒状とされ、その所定位置には、図2に示すように、ロータ20を取り付けるための所定の断面形状のフランジ部11が径方向に延出されている。フランジ部11はシャフト10と一体成形により製造されていてもよく、また、円盤状のフランジ部材の中心に棒状のシャフト部材を圧入固定することによりこのような形状に形成されていてもよい。
また、本例では、フランジ部11のステータ30側の軸方向面に、整流子40が取り付けられている。整流子40は、シャフト10を中心として環状に配設された整流用セグメントを有している。整流用セグメントは導電性の金属で形成されており、そのステータ30側の面(シャフト10の軸方向に対して垂直な面)が、ブラシが摺接する摺接面となるように構成されている。摺接面には放射状の整流子溝が設けられ、この整流子溝によって、周方向に隣接するセグメント同士が互いに絶縁されている。
また、本例では、フランジ部11のステータ30側の軸方向面に、整流子40が取り付けられている。整流子40は、シャフト10を中心として環状に配設された整流用セグメントを有している。整流用セグメントは導電性の金属で形成されており、そのステータ30側の面(シャフト10の軸方向に対して垂直な面)が、ブラシが摺接する摺接面となるように構成されている。摺接面には放射状の整流子溝が設けられ、この整流子溝によって、周方向に隣接するセグメント同士が互いに絶縁されている。
ロータ20は、図2、図3に示すように、円盤状のバックヨーク21と、バックヨーク21の板面上に設けられた複数のティース22(突出部)と、各ティース22に巻回された巻線23と、を有して形成されている。バックヨーク21及びティース22は後述するように1枚の金属製板材(磁性鋼板)を折り曲げ加工することにより一体に形成されている。なお、このロータ20が本発明の電機子に相当し、バックヨーク21及びティース22からなる電機子コアPが本発明の電機子コアに相当する。
バックヨーク21は所定の厚みの板材からなり、その中央にはフランジ部11に対応する形状の開口部が形成されてドーナツ状に形成されている。バックヨーク21の開口部にはフランジ部11が嵌合され固定される。これにより、バックヨーク21は、その板面とシャフト10の軸方向とが略垂直となるようにシャフト10に取り付けられる。
バックヨーク21は所定の厚みの板材からなり、その中央にはフランジ部11に対応する形状の開口部が形成されてドーナツ状に形成されている。バックヨーク21の開口部にはフランジ部11が嵌合され固定される。これにより、バックヨーク21は、その板面とシャフト10の軸方向とが略垂直となるようにシャフト10に取り付けられる。
ティース22は、バックヨーク21の板面上に配設された所定の厚みの楔形状の板材からなり、バックヨーク21の板面からシャフト10の軸方向に突出している。本例では、バックヨーク21の板面上に複数のティース22がシャフト10を中心として放射状に配設されており、各ティース22は、楔形の先端側が径方向内側を向くように配設されている。周方向に隣り合うティース22の間には所定の隙間が形成されており、ティース22の外周に巻回される巻線23はこの隙間を通るように配設される。また、ティース22の上端面には、ティース22及び巻線23を覆う形状のコアプレート24が当接している。なお、コアプレート24の一端(例えば、径方向内側の端部)をバックヨーク21に接合して一体型のハウジングを形成し、その内部にティース22及び巻線23を配設してもよい。
巻線23は、ティース22の外周に巻回されることにより薄型のコイル状に形成されている。また、巻線23は複数相の励磁電流に対応して巻回されており、例えば、各相の巻線が複数のティース22に跨って巻回される分布巻、あるいは、各相の巻線が1つのティースに集中して巻回される集中巻等の方法により巻回される。各相の巻線23は、整流子40の整流用セグメントと電気的に接続されている。
本例のモータMにはロータ20の位置検出を行うための図示しないセンサが設けられており、このセンサによるロータ20の位置検出に基づいて、図示しない外部電源供給装置から巻線23に励磁電流が供給される。これにより、ロータ20を安定して回転させるための回転磁界が発生する。ロータ20は、以上のような構成によりシャフト10及び整流子40と一体に組み付けられており、これらが一体となってシャフト10の中心軸まわりに回転する。
本例のモータMにはロータ20の位置検出を行うための図示しないセンサが設けられており、このセンサによるロータ20の位置検出に基づいて、図示しない外部電源供給装置から巻線23に励磁電流が供給される。これにより、ロータ20を安定して回転させるための回転磁界が発生する。ロータ20は、以上のような構成によりシャフト10及び整流子40と一体に組み付けられており、これらが一体となってシャフト10の中心軸まわりに回転する。
ステータ30は、図2、図4に示すように、ロータ20の外形に対応する形状の板状のステータヨーク31と、ステータヨーク31のロータ20側の板面に配設された複数のマグネット32と、ステータヨーク31の中央に配設された軸受部33と、を有して構成されている。
ステータヨーク31は、ロータ20の平面形状に対応して略円盤状に形成されており、その外周の所定位置には、モータMを所定の取付部材に固定するためのフランジ31aが径方向外側に延出形成されている。また、ステータヨーク31の中央には、カップ状の凹部31bが形成されている。軸受部33は、凹部31bの中央に取り付けられている。凹部31bの内周面と軸受部33の外周面との間には隙間が形成されており、この隙間にブラシ装置50が配設されている。ブラシ装置50はステータ30に固定されており、ステータ30をシャフト10に組み付けることによって整流子40と対向する位置に配設される。そして、ロータ20とステータ30との相対回転に伴い、整流子40の整流用セグメントとブラシ装置50のブラシが摺接する。
ステータヨーク31は、ロータ20の平面形状に対応して略円盤状に形成されており、その外周の所定位置には、モータMを所定の取付部材に固定するためのフランジ31aが径方向外側に延出形成されている。また、ステータヨーク31の中央には、カップ状の凹部31bが形成されている。軸受部33は、凹部31bの中央に取り付けられている。凹部31bの内周面と軸受部33の外周面との間には隙間が形成されており、この隙間にブラシ装置50が配設されている。ブラシ装置50はステータ30に固定されており、ステータ30をシャフト10に組み付けることによって整流子40と対向する位置に配設される。そして、ロータ20とステータ30との相対回転に伴い、整流子40の整流用セグメントとブラシ装置50のブラシが摺接する。
マグネット32は薄板状に形成されており、板厚方向に磁束が向くように磁化されている。マグネット32は、ステータヨーク31の板面上において凹部31bを環状に囲むように取り付けられており、磁束の向きが反対方向となる異なる極性の2種類のマグネット32が周方向に交互に配置されている。また、このマグネット32は、ステータ30とロータ20をシャフト10に組み付けた状態において、電機子(ロータ20)側の巻線23の配置と対応するように配置されている。例えば、本例では異なる極性のマグネットを45度ずつずれた位置に交互に配設しており、その磁極数は8極である。この磁極数は、ロータ20側におけるティース22の数及び配置に対応するものとなっている。
また、マグネット32は、ステータ30とロータ20をシャフト10に組み付けた状態において、電機子(ロータ20)側の巻線23と、所定のギャップを隔てて対向するように配置されている。モータMは、このギャップ等に応じてマグネット32から巻線23に及ぼされる有効磁束と、巻線23に流れる励磁電流によって与えられる回転磁界と、の相互作用によって誘起電力を発生させ、所定の出力トルクが得られるように構成されている。
本例の構成では、マグネット32と巻線23との間にコアプレート24が設けられているので、モータMを製造する際には、マグネット32とコアプレート24との間のエアギャップを所定の寸法とするように組み付ける。
本例の構成では、マグネット32と巻線23との間にコアプレート24が設けられているので、モータMを製造する際には、マグネット32とコアプレート24との間のエアギャップを所定の寸法とするように組み付ける。
次に、図5〜図7に基づいて、本例のモータMの特徴的な構成であるバックヨーク21及びティース22からなる電機子コアPの構成、及びその製造方法について説明する。
本例では、図5に示すように、円盤状のバックヨーク21の板面上に、楔形のティース22が放射状に突出形成された3次元形状の金属製部材を電機子コアPとして用いているが、この電機子コアPは、図6に示すような形状に打ち抜かれた1枚の電機子コア形成板Qを折り曲げ加工することによって製造されている。
本例では、図5に示すように、円盤状のバックヨーク21の板面上に、楔形のティース22が放射状に突出形成された3次元形状の金属製部材を電機子コアPとして用いているが、この電機子コアPは、図6に示すような形状に打ち抜かれた1枚の電機子コア形成板Qを折り曲げ加工することによって製造されている。
以下、電機子コアPの製造方法について述べる。まず、第1の工程として、以下のような形状の電機子コア形成板Qを、平板状の板材(磁性鋼板)から打ち抜き成形する。
電機子コア形成板Qは、バックヨーク21に相当する円盤部Q1と、円盤部Q1の外周から径方向外側に放射状に延出された複数の楔形状の延出片Q2と、を有して形成されている。この電機子コア形成板Qは、均一な厚さの板材から打ち抜き加工によって形成されることにより、円盤部Q1と延出片Q2が同一の厚さとなるように形成されている。また、延出片Q2の基端部には、円盤部Q1の外周ライン上に、両側から周方向の切り欠きQ3が形成されている。
電機子コア形成板Qは、バックヨーク21に相当する円盤部Q1と、円盤部Q1の外周から径方向外側に放射状に延出された複数の楔形状の延出片Q2と、を有して形成されている。この電機子コア形成板Qは、均一な厚さの板材から打ち抜き加工によって形成されることにより、円盤部Q1と延出片Q2が同一の厚さとなるように形成されている。また、延出片Q2の基端部には、円盤部Q1の外周ライン上に、両側から周方向の切り欠きQ3が形成されている。
続いて、第2の工程として、電機子コア形成板Qを折り曲げ加工することにより、電機子コアPを製造する。
すなわち、第2工程では、円盤部Q1の外周ラインを折り返し線として、延出片Q2を各々円盤部Q1側、すなわち径方向内側(図6の矢印A方向)に折り返す。そして、延出片Q2の板面と円盤部Q1の板面とが完全に隙間なく当接するまで延出片Q2を折り曲げる。なお、延出片Q2の基端部には周方向に両側から切り欠きQ3が形成されている。従って、延出片Q2は、折り返し線上における幅寸法がその周辺よりも狭くなっている。このような構成により、延出片Q2を容易に折り曲げることができるようになっている。また、切り欠きQ3の位置に合わせて折り曲げ加工を行うことにより、折り曲げ方向を定めるのが容易となり、また、折り曲げ後の延出片Q2の円盤部Q1上における位置精度も向上される。
すなわち、第2工程では、円盤部Q1の外周ラインを折り返し線として、延出片Q2を各々円盤部Q1側、すなわち径方向内側(図6の矢印A方向)に折り返す。そして、延出片Q2の板面と円盤部Q1の板面とが完全に隙間なく当接するまで延出片Q2を折り曲げる。なお、延出片Q2の基端部には周方向に両側から切り欠きQ3が形成されている。従って、延出片Q2は、折り返し線上における幅寸法がその周辺よりも狭くなっている。このような構成により、延出片Q2を容易に折り曲げることができるようになっている。また、切り欠きQ3の位置に合わせて折り曲げ加工を行うことにより、折り曲げ方向を定めるのが容易となり、また、折り曲げ後の延出片Q2の円盤部Q1上における位置精度も向上される。
図7は電機子コアPの一部拡大断面図(図5のV−V断面図)である。この図に示すように、電機子コア形成板Qを折り曲げ加工する第2工程によって、バックヨーク21の板面上から延出片Q2の板材の厚み分の高さのティース22が突出した形状の電機子コアPが形成される。ティース22は周方向に所定間隔で配設されており、隣り合うティース22間に隙間が設けられているので、各々のティース22の外周に巻線23を巻回可能となっている。なお、延出片Q2の先端が丸く面取りがなされた形状となっているため、巻線23をティース22の外周に沿って巻回しやすくなっている。
以上のように、本例のモータMは、モータシャフト(シャフト10)に対して略垂直に配設される板状のバックヨーク(バックヨーク21)と、このバックヨークの板面上からモータシャフトの軸方向に突出すると共にモータシャフトを中心として周方向に所定間隔で並ぶように形成された複数の突出部(ティース22)と、を有し、これらの突出部に巻線を巻回可能に構成された電機子コアPを有して構成されている。そして、これらの突出部は、バックヨーク(バックヨーク21=円盤部Q1)の端部の複数の突出部に対応する位置から径方向内側又は径方向外側に向かって放射状に延出された複数の延出片(延出片Q2)の各々を、バックヨーク側に折り返してバックヨークの板面上に積層することにより形成されている。
このような構成によれば、板材の打ち抜き成形とその折り曲げ加工によって、3次元形状の電機子コア形成板Qを容易に形成することができる。また、このような折り曲げ加工による製造方法は、もともと1枚の板材であったものを変形させて製造しているため、バックヨーク形状の板材に、これとは切り離された別部材のティース形状の板材を固定して電機子コアを形成する場合のように、固定部の強度や耐久性によって電機子コアの強度や耐久性が左右されることがない。従って、強度や耐久性の点で信頼性が高い。また、2部材の固定に比較して簡易に製造することができる。
上記実施形態は、以下のように改変することができる。
(改変例1)
上記実施形態の電機子コアPは、円盤部Q1の外周ラインを折り返し線として、1回だけ延出片Q2を折り返すことによりティース22を形成していたが、改変例1の電機子コアは、図8に示すように、板材を複数回折り返して積層することにより、巻線を巻回するための突出部(ティース122)を所望の高さに形成している。図8では板材を3回折り返しているが、折り返し回数は2回、4回、あるいはそれ以上であってもよい。
なお、複数回折り返す場合には、延出片を楔形状とせず、基端部から先端部まで同一の幅に形成するとよい。このようにすれば、上層と下層が同一寸法となるようにティース122を形成することができる。
また、複数回折り返す場合に、上記実施形態において延出片Q2の基端部に切り欠きQ3を形成したのと同様に、各折り返し線の位置においてそれぞれ折り返し線の方向に沿った切り欠きを形成してもよい。このようにすれば、全ての折り曲げ加工を正確かつ容易に行うことができる。
(改変例1)
上記実施形態の電機子コアPは、円盤部Q1の外周ラインを折り返し線として、1回だけ延出片Q2を折り返すことによりティース22を形成していたが、改変例1の電機子コアは、図8に示すように、板材を複数回折り返して積層することにより、巻線を巻回するための突出部(ティース122)を所望の高さに形成している。図8では板材を3回折り返しているが、折り返し回数は2回、4回、あるいはそれ以上であってもよい。
なお、複数回折り返す場合には、延出片を楔形状とせず、基端部から先端部まで同一の幅に形成するとよい。このようにすれば、上層と下層が同一寸法となるようにティース122を形成することができる。
また、複数回折り返す場合に、上記実施形態において延出片Q2の基端部に切り欠きQ3を形成したのと同様に、各折り返し線の位置においてそれぞれ折り返し線の方向に沿った切り欠きを形成してもよい。このようにすれば、全ての折り曲げ加工を正確かつ容易に行うことができる。
(改変例2)
図9に示す改変例2の電機子コアP1は、ティース222の板面に、径方向の溝222a(又は切り込み)が形成されたものである。このような溝222aを設けると、電機子コアP1を通過する磁束によって電機子コアP1内を渦電流が流れる際の電気抵抗が大きくなり、渦電流を抑制することが可能となる。よって、渦電流損失を低減することができる。
図10、図11に、改変例2の電機子コアP1を製造するための電機子コア形成板Qa及びQbを示す。電機子コア形成板Qaは上記実施形態の延出片Q2と同一形状の延出片Q2aの表面に、レーザーカット等により径方向の溝222a(又は切り込み)を設けたものである。また、電機子コア形成板Qbは、ティース22と同一形状の楔形の延出片Q2の代わりに、複数の細い楔形の延出片Q2bを隣接して形成したものである。このような微細な形状の打ち抜き加工は、ファインブランキングプレス等の精密打ち抜き加工によって行うことができる。延出片Q2bを折り返す際には、その先端を互いに近づけて、全体として上記実施形態のティース22と同一の外形の楔形状になるように折り曲げ加工を行う。このようにすれば、隣合う延出片Q2bの間に細いスリットを設けた形状にティース222を形成することができ、延出片Q2aの表面に溝を形成したのと同様の効果を得ることができる。
図9に示す改変例2の電機子コアP1は、ティース222の板面に、径方向の溝222a(又は切り込み)が形成されたものである。このような溝222aを設けると、電機子コアP1を通過する磁束によって電機子コアP1内を渦電流が流れる際の電気抵抗が大きくなり、渦電流を抑制することが可能となる。よって、渦電流損失を低減することができる。
図10、図11に、改変例2の電機子コアP1を製造するための電機子コア形成板Qa及びQbを示す。電機子コア形成板Qaは上記実施形態の延出片Q2と同一形状の延出片Q2aの表面に、レーザーカット等により径方向の溝222a(又は切り込み)を設けたものである。また、電機子コア形成板Qbは、ティース22と同一形状の楔形の延出片Q2の代わりに、複数の細い楔形の延出片Q2bを隣接して形成したものである。このような微細な形状の打ち抜き加工は、ファインブランキングプレス等の精密打ち抜き加工によって行うことができる。延出片Q2bを折り返す際には、その先端を互いに近づけて、全体として上記実施形態のティース22と同一の外形の楔形状になるように折り曲げ加工を行う。このようにすれば、隣合う延出片Q2bの間に細いスリットを設けた形状にティース222を形成することができ、延出片Q2aの表面に溝を形成したのと同様の効果を得ることができる。
(改変例3)
上記各実施形態では、バックヨーク21に相当する円盤部Q1の外周から径方向外側に向かってティース22に相当する形状の延出片Q2を延出形成し、これを径方向内側に折り返していたが、バックヨーク21はドーナツ状に形成されているため、径方向内側に向かってティース22に相当する形状の延出片を形成し、これを径方向外側(バックヨーク21側)に折り返すように折り曲げ加工して電機子コアP2を製造してもよい。
上記各実施形態では、バックヨーク21に相当する円盤部Q1の外周から径方向外側に向かってティース22に相当する形状の延出片Q2を延出形成し、これを径方向内側に折り返していたが、バックヨーク21はドーナツ状に形成されているため、径方向内側に向かってティース22に相当する形状の延出片を形成し、これを径方向外側(バックヨーク21側)に折り返すように折り曲げ加工して電機子コアP2を製造してもよい。
(改変例4)
上記各実施形態では、ロータ側に巻線を配設して電機子を形成し、ステータ側にマグネットを配設してモータMを構成していたが、ステータ側に巻線を配設して電機子とし、ロータ側にマグネットを配設した構成であってもよい。
上記各実施形態では、ロータ側に巻線を配設して電機子を形成し、ステータ側にマグネットを配設してモータMを構成していたが、ステータ側に巻線を配設して電機子とし、ロータ側にマグネットを配設した構成であってもよい。
10‥シャフト(回転軸)、11‥フランジ部、20‥ロータ(電機子)、
21‥バックヨーク、22‥ティース(突出部)、23‥巻線、24‥コアプレート、
30‥ステータ(界磁体)、31‥ステータヨーク、31a‥フランジ、
31b‥凹部、32‥マグネット、33‥軸受部、40‥整流子、50‥ブラシ装置、
122,222‥ティース(突出部)、222a‥溝
M‥モータ、P,P1,P2‥電機子コア、Q,Qa,Qb‥電機子コア形成板
Q1‥円盤部、Q2,Q2a‥延出片、Q3‥切り欠き
21‥バックヨーク、22‥ティース(突出部)、23‥巻線、24‥コアプレート、
30‥ステータ(界磁体)、31‥ステータヨーク、31a‥フランジ、
31b‥凹部、32‥マグネット、33‥軸受部、40‥整流子、50‥ブラシ装置、
122,222‥ティース(突出部)、222a‥溝
M‥モータ、P,P1,P2‥電機子コア、Q,Qa,Qb‥電機子コア形成板
Q1‥円盤部、Q2,Q2a‥延出片、Q3‥切り欠き
Claims (9)
- モータシャフトに対して略垂直に配設される板状のバックヨークと、該バックヨークの板面上から前記モータシャフトの軸方向に突出すると共に前記モータシャフトを中心として周方向に所定間隔で並ぶように形成された複数の突出部と、を有し、該複数の突出部に巻線を巻回可能に構成された電機子コアであって、
前記複数の突出部は、前記バックヨークの端部の前記複数の突出部に対応する位置から径方向内側又は径方向外側に向かって放射状に延出された複数の延出片の各々を、前記バックヨーク側に折り返して前記バックヨークの板面上に積層することにより形成されたことを特徴とする電機子コア。 - 前記バックヨークの端部から前記複数の延出片が放射状に延出された形状に板材から打ち抜き成形された電機子コア形成板を折り曲げ加工することにより形成されたことを特徴とする請求項1に記載の電機子コア。
- 前記延出片が複数回折り返されたことにより、前記突出部が、前記延出片を形成する板材を複数層積層した高さに形成されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電機子コア。
- 前記延出片の折り返し位置には、折り返し線の方向に沿って切り欠いた切り欠きが設けられたことを特徴とする請求項1に記載の電機子コア。
- 前記延出片には、前記バックヨーク側に折り返された状態でその径方向に溝又は切り込みが形成されてなることを特徴とする請求項1に記載の電機子コア。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電機子コアと、前記突出部に巻回された巻線と、を有することを特徴とする電機子。
- 請求項6に記載の電機子と、該電機子に配設された巻線に対して所定のギャップを介して対向するように配設された界磁体と、を備えたモータであって、
前記界磁体は、異なる極性の複数のマグネットを、前記モータシャフトを中心として周方向に交互に配置して構成され、
前記電機子と前記界磁体の一方が他方に対して回転自在に構成されたことを特徴とするモータ。 - モータシャフトに対して略垂直に配設される板状のバックヨークと、前記バックヨークの端部の所定位置から前記モータシャフトを中心として径方向内側又は径方向外側に向かって放射状に延出された複数の延出片と、を有する電機子コア形成板を板材から打ち抜き成形する第1の工程と、
前記第1の工程の後に、前記複数の延出片の各々を前記バックヨーク側に折り返して前記バックヨークの板面上に積層することにより、前記バックヨークの板面上に、前記モータシャフトを中心として周方向に所定間隔で並ぶ複数の突出部を前記モータシャフトの軸方向に突出させ、且つ、前記複数の突出部に巻線を巻回可能に構成する第2の工程と、を行うことを特徴とする電機子コアの製造方法。 - 前記第2の工程において、前記延出片を複数回折り返すことにより、前記延出片を形成する板材を複数層積層した高さに前記突出部を形成することを特徴とする請求項8に記載の電機子コアの製造方法。
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-
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- 2007-01-31 JP JP2007020245A patent/JP2008187841A/ja not_active Withdrawn
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